Alles ist relativ

Linearmodule - Alles ist relativ: Ab 100 µm Durchmesser gilt Draht in der Elektronikindustrie als Dickdraht. Die Halbleiterindustrie setzt auf immer kleinere Bauteile. Sie werden in ständig höherer Präzision gefertigt. Linearmodule übernehmen hier wichtige Aufgaben.

08. Mai 2006

Auch in der Halbleiterverarbeitung spielen deutsche Maschinenhersteller im internationalen Konzert durchaus eine Rolle. Während sich die Spezialanbieter auf ihre Kernkompetenz Prozess-Know-how konzentrieren, liefern Unternehmen wie die sauerländische Anfotec GmbH die eigentliche Maschinenhardware inklusive Antriebssysteme. Dabei gelten Anforderungen an Positioniergenauigkeiten von weniger als 10 µm als normale Herausforderung.

»Unsere Kunden setzen ganz klar auf Null-Fehler-Qualität in der Produktion und das ist der Maßstab für uns«, bekräftigt Christian Hast, Geschäftsführer der Anfotec GmbH. Der Spezialmaschinenbauer entwickelt und fertigt Serienmaschinen für die Halbleiterverarbeitung. Dabei arbeitet das Unternehmen eng mit seinen Kunden, den Anbietern der Halbleitermaschinen, zusammen, die sich ganz auf die Integration ihrer Prozesstechnik fokussieren. »Wir konzentrieren uns auf die Auftragsfertigung von Maschinen und Modulen, die besonders hohe Präzision und Dynamik verlangen«, fasst Christian Hast die Leistungspalette zusammen.

Bei einem Maschinentyp, von dem Anfotec pro Jahr rund 50 Stück fertigt, bildet das hochpräzise Antriebssystem mit X-, Y-, und Z-Achse, einer Rotationsachse P sowie mit der tragenden Natursteinplatte in höchster Qualität die Basis. Darauf montiert Anfotec zwei Rexroth Präzisionsmodule PSK für die Y-Achse in Gantry-Bauweise. Natursteinplatte und Antriebssystem bilden eine in sich geschlossene Einheit.

Der Hauptkörper dieser äußerst kompakten Linearmodule PSK besteht aus einem Präzisions-Stahlprofil, in das Kugelführungslaufbahnen eingearbeitet sind. Damit garantiert das Modul eine hohe Steifigkeit und Präzision bei maximalen Tragzahlen. Die innenliegenden Tischteile verfährt ein Präzisions-Kugelgewindetrieb nach Toleranzklasse 5 mit spielfreiem Mutternsystem. Er hat eine maximal zulässige Abweichung von 23 µm auf 300 mm. Eine Besonderheit bei diesen hochsteifen Präzisionsmodulen: Rexroth liefert in Standardlängen oder im gewünschten Millimetermaß des Kunden.

Die Präzision und Steifigkeit der X-Traverse aus speziellem Aluminium wird mit hohem Fertigungsaufwand erreicht. Dabei führt Anfotec die X-Achse über zwei weitere Kugelschienenführungen der Größe 15 aus dem Standardprogramm mit jeweils zwei vorgespannten Führungswagen höherer Genauigkeit. Für die Z-Achse kommen Führungen der Größe 12 aus dem Miniaturprogramm zum Einsatz. Rexroth bietet hierfür eine umfangreiche Produktpalette von Miniatur-Einzelkomponenten und einbaufertigen Miniatur-Linearsystemen. So umfasst z.?B. das Miniaturprogramm Kugelschienenführungen in Normalbreite die Größen 7, 9, 12, 15 und 20 mm sowie in breiter Ausführung die Größen 9, 12 und 15 mm. Die korrosionsbeständigen Führungsschienen sind in einem Teilstück bis 1.000 mm, in einigen Baugrößen bis 2.000 mm lieferbar. Bei größeren Verfahrstrecken werden die Führungsschienen an den Stirnseiten aneinander gestoßen. Für Anwendungen in Maschinen mit niedrigen Belastungen stehen den Konstrukteuren auch Miniatur-Kugelbüchsenführungen in sieben Größen für die Wellendurchmesser 3 bis 16 mm zur Verfügung.

Anfotec treibt die Achsen über AC-Servomotoren an. Ein inkrementaler Rotationsen­coder sorgt für eine Auflösung von 0,5 µm. Die intelligente Bahnsteuerung kompensiert die noch vorhandenen geringen Schwingungen des Maschinenaufbaus. Bisher übliche Beruhigungszeiten entfallen und die Produktivität steigt. »Die reproduzierbare Qualität unseres Antriebssystems ist von extrem hoher Bedeutung für die Null-Fehler-Qualität im Produktionsalltag«, betont Christian Hast. Auch wenn die Traglasten der Achsen relativ gering sind, so stellen die kurzen Verfahrwege von wenigen Millimetern hohe Anforderungen an das Schmierkonzept der Antriebseinheiten.

»Die Maschinen produzieren häufig in Reinräumen, in denen der Grundsatz gilt, so wenig Schmierung wie möglich und so viel wie gerade nötig«, so Christian Hast. Gerade in der Z-Achse reicht der Hub im Produktionsmodus in der Regel nicht, um die gesamte Kugelumlaufbahn zu schmieren. Unter diesen besonderen Herausforderungen extrem sauberer Produktion und hoher Zuverlässigkeit haben Anfotec und Rexroth gemeinsam eine praktikable Schmieranweisung erarbeitet, mit der die hohe Lebensdauer der Lineareinheiten erhalten bleibt. Dabei vereinfachen die zentral geschmierten PSK-Module und der Führungswagen mit allseitigen Schmieranschlüssen die Wartung

erheblich. Außerdem nutzt die Maschinensoftware jede sinnvolle Gelegenheit für Wartungshübe, ohne die Produktivität herabzusetzen.

»Gerade das große Standardprogramm an Linearkomponenten und Modulen macht Rexroth für uns zu einem wichtigen Lieferanten nicht nur bei dieser Maschine«, bekräftigt Christian Hast. Außer für die Kunden aus dem Halbleiterbereich fertigt der Antriebsspezialist auch hochpräzise Serienmodule für Werkzeugmaschinen und Miniatursysteme für die Biotechnologie. »Unsere Kunden kommen zu uns, wenn es ein Quäntchen präziser und dynamischer als sonst sein muss«, lächelt Christian Hast. Der Erfolg gibt ihm Recht: Anfotec wächst seit Jahren zweistellig und vergrößert sich ständig.

Johannes Neupärtl, Bosch Rexroth AG

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FAKTEN

- Beim Miniaturprogramm setzt Rexroth auf das Einschienenprinzip, bei dem Schienen und Führungswagen gleicher Baugrößen beliebig austauschbar sind.

- Das Programm umfasst Kugelschienenführungen der Größen 7, 9, 12, 15 und 20 mm in Normalbreite sowie 9, 12 und 15 mm in breiter Ausführung.

Erschienen in Ausgabe: 03/2006